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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、LCD用カラーフィルタのガラス基板等に塗布液を塗布する塗布装置に関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、LCD用カラーフィルタ等の大型ガラス基板に塗布液を塗布する方式としては、スピン塗布方式が多く用いられている。
【0003】
このスピン塗布方式には大気開放型および密閉カップ型があるが、何れの方式も、その塗布効率が10パーセント程度と低く、しかも基板のコーナ部分の塗布膜厚が厚くなりすぎるという欠点があり、今後見込まれる基板サイズの大型化に伴って、塗布液の使用量,膜厚分布およびスループット等の点において問題が指摘されている。
【0004】
上述のようなスピン塗布方式の欠点を解決するための方式としては、ナイフ塗布方式,ロール塗布方式またはダイ塗布方式がある。
【0005】
これらの方式は、何れも、被塗布基板上に塗布用クリアランスを設け、その設定値によって塗布膜厚を決定して塗布面の平滑性を得る方式であるが、この方式では、基板表面の平滑度(凹凸度)が塗布精度以上に低く(凹凸度が大きい)ものに対しては、均一な膜厚を得ることが困難である。
【0006】
また、基板表面の凹凸に影響され難い塗布液の塗布方法としては、一般にディップ塗布方式が知られているが、この方式では、非塗布部を被覆することが不可欠であり、作業が煩雑なものとなる。
【0007】
このディップ塗布方式の原理に類似する方式で、かつ、基板の主面のみに選択的に塗布液を塗布する方式としては、(株)総合技術センタ発行(1988年4月30日)の尾崎勇次著「最新塗布技術の進歩」の第336頁に記載された塗布液の塗布方式が知られている。
【0008】
この方式では、ダイヘッドまたはスライドダイからほぼ水平方向に塗布液が供給され、このダイヘッドまたはスライドダイの側面に形成されたダイリップに対向する近接位置を基体が相対的に垂直方向上方に移動される。ダイヘッドまたはスライドダイから供給される塗布液は、基体とダイリップとの間にビードを形成し、基体の上方への移動に伴って基体主面に塗布されて塗布膜を形成する。
【0009】
この塗布方式は、一般的に、連続した基体に対する塗布方式として用いられる。そして、塗布された塗布液の膜厚は、基体と塗布ヘッドの相対速度および塗布液の粘性によって決定される。すなわち、基体とダイリップとの間に形成されたビードから引き上げられた塗布液は、重力の影響によって基体に沿って落下するため、この落下する速度と基体が塗布液を引き上げる速度とのバランスによって膜厚が決定される。
【0010】
この塗布方式においては、塗布液が低粘度でかつ表面張力が弱い場合には、基体と塗布ヘッドとの間に設けられたクリアランスにビードを形成させることが困難であり、塗布液は供給された直後にビードを形成することなく重力によって落下してしまうことがある。これを防ぐには、基体と塗布ヘッドとのクリアランスをきわめて小さくしなければならないという問題がある。
【0011】
しかし、基体がLCDカラーフィルタ用ガラス基板のように平面性が低く、最大で100μmもの凹凸のある場合には、ビードから塗布液が引き上げられる時に生じる引張り力に差が生じ、ビードに種々の異なる剪断力が作用することになる。このように、ビードに対して局所的に異なる剪断力が作用すると、ビードから引き出される塗布液の量が均一にはならず、したがって、膜厚も均一にはならない。
【0012】
さらに、この塗布方式においては、連続的な基体主面への塗布液の塗布が可能ではあっても、基体主面が垂直であり、この基体に対して直角方向から塗布液が供給されるので、枚葉基板のような不連続な複数の基体に塗布液を塗布する場合には、基板のスライド方向の最後端部がビードを通過した際にビードに残っていた塗布液が重力で落下し、次に塗布を行う基板の先端部やその裏面、さらには塗布ヘッドの下部に付着して汚染を生じることがある。このため、この塗布方式は枚葉基板の塗布に使用するのには不適当である。
【0013】
また、スライドダイを用いる塗布方式も、上述のダイヘッドを用いる塗布方式と同様な欠点を有している。特に、このスライドダイを用いる塗布方式は、スライドダイの傾斜表面上に塗布液を自由流動によって流して、基体の表面との間にビードを形成するので、任意時点で塗布液の供給を停止することは困難であり、枚葉基板のような不連続な基体に対し連続して塗布液を塗布するのには不適当である。
【0014】
そこで、上記のような各塗布方式における欠点を解消して、枚葉基板に塗布液の物性に影響を受けることなく安定した状態で均一な塗布膜を形成することの出来る塗布装置が提案されている(特開平5−146757号)。
【0015】
この塗布装置は、図10に示されるように、装置本体1の一対の支持フレーム1A間に基板Sのスライド方向において下流側の端部が高くなるように傾斜した状態で取り付けられた直線状のガイドフレーム2と、このガイドフレーム2にスライド自在に取り付けられた基板ホルダ3と、上向きに開口する直線状のスリット4aを有しこのスリット4aがガイドフレーム2の軸方向と直交する方向に延びるようにガイドフレーム2の下方に配置された塗布ヘッド4とを備えている。
【0016】
そして、基板ホルダ3は、ガイドフレーム2に沿って設置されたボールねじ5に螺合されていてこのボールねじ5がモータMによって回転されることによりガイドフレーム2に沿ってスライドされるようになっており、吸引管接続部3Aに接続される図示しない吸引機構の作動によりその下向きの吸着面に基板Sを吸着して保持するようになっている。 また塗布ヘッド4は、図示しない塗布液供給機構から供給される塗布液をスリット4aから上方に吐出するようになっている。
【0017】
図11は、上記塗布装置の塗布開始時の状態を示しており、基板ホルダ3の吸着面に吸着された基板Sが、その先端部が塗布ヘッド4のスリット4aの直上に所定のクリアランスを介して対向するように位置されている。
【0018】
そして、塗布ヘッド4に塗布液供給機構から塗布液Rが供給されると、図12に拡大して示されるように、供給された塗布液Rがスリット4aから吐出してビードBを形成し、基板Sの先端部下面に付着する。このとき、スリット4aの開口部と基板ホルダ3に吸着された基板Sの下面との間の最小クリアランスC1は、ビードBから塗布液Rが零れ出さないように、塗布液Rの粘度や表面張力等の物性を考慮して設定されている。
【0019】
図12において、ビードBの基板Sの後端側(図において左側)にメニスカスL1が形成され先端側(図において右側)にメニスカスL2が形成されていて、このメニスカスL1の高さ寸法h1とメニスカスL2の高さ寸法h2は、ガイドフレーム2が角度θで傾斜していることによって、h1<h2の関係になっている。
【0020】
図11の状態からモータMが駆動され、ボールねじ5が回転されることによって、基板ホルダ3がガイドフレーム2に沿って一定速度で斜め上方にスライドされる。
【0021】
これによって、図13および図14に示されるように、ビードBから塗布液Rが基板Sの下面に順次付着されて、塗布液Rの層Raが形成される。このとき、塗布ヘッド4には連続して塗布液Rの供給が行われ、ビードBにおける塗布液Rの量が一定に保たれている。
【0022】
そして、図15に示されるように、基板Sがガイドフレーム2に沿って上昇してその後端部S2が塗布ヘッド4のスリット4a上に到達すると、基板ホルダ3のスライドが停止され、さらに塗布ヘッド4に接続された図示しないサックバックバルブの作動によってビードBを形成する塗布液Rが塗布ヘッド4内に吸引されてビードBが消滅される。これによって、塗布ヘッド4と基板S上の塗布液Rの層Raが分離される。
【0023】
この後、基板Sが基板ホルダ3から取り外され、上向きまたは下向きの状態で水平に保たれて図示しない乾燥ユニットに搬送され、遠赤外線ヒータ等の手段によって乾燥されて、基板Sの主面上に均一な厚さの塗布膜が形成される。
【0024】
一般に、LCDカラーフィルタ用のガラス基板の主面は平滑度が低く、通常50〜70μm,最大では100μm程度の凹凸があるが、上記塗布装置によれば、基板Sと塗布ヘッド4のスリット4a間に、基板Sに形成される層Raの膜厚に対して10〜1000倍、好ましくは20倍以上の十分に大きなクリアランスを保つことにより、基板Sの主面の凹凸による影響を緩和することができる。さらに、基板Sへの塗布液の塗布が、基板Sが傾斜(5〜20度,好ましくは11度)した状態で行われるので、塗布された塗布液が基板Sの主面に沿って低い方に流動し、これにより塗布膜の表面を平滑にすることができる。
【0025】
しかしながら、上記従来の塗布装置によって、枚葉基板について連続して塗布液の塗布を行おうとすると、一枚の基板Sについての塗布液の塗布の終了後、基板ホルダ3を反転させ基板Sの吸着を解除して基板Sを取り外し、次いで、その後に新しい基板Sを基板ホルダ3に吸着させてセットし、基板ホルダ3をガイドフレーム2に沿って塗布液の塗布時と反対方向にスライドして塗布開始時の位置に復帰させる必要がある。
【0026】
このため、基板の一枚当たりの処理時間が長くなってしまい、最大でも30枚/時程度の処理が限度である。
【0027】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、塗布液の物性に左右されることなく枚葉基板に対して平滑でかつ均一な塗布膜を形成することができるとともに、単位時間当たりの処理枚数を増加させることができる塗布装置を提供することを目的とする。
【0028】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第1の発明による塗布装置は、上方に向って開口するとともに水平方向に延びる帯状のスリットを有する塗布ヘッドと、塗布液の塗布を行う基板を塗布ヘッドの上方に傾斜した状態でかつ塗布ヘッドと平行に保持する基板保持部材とを備え、塗布ヘッドに塗布液を供給し、塗布ヘッドと基板保持部材に保持された基板との間に塗布ヘッドのスリットから吐出される塗布液によってビードを形成し、基板と塗布とを相対的に互に反対方向に移動させ、ビードから基板の塗布液塗布面に塗布液を付着させることによって基板への塗布液の塗布を行う塗布装置において、塗布ヘッドが、この塗布ヘッドの水平方向に延びる帯状のスリットと直交する方向でかつ上向き方向に傾斜する塗布ヘッドガイド部材に沿って往復動自在になっており、塗布ヘッドガイド部材の上方に、塗布ヘッドガイド部材と直交する方向でかつ水平方向に延びる基板ガイド部材が配置され、この基板ガイド部材に2台のスライダが基板ガイド部材に沿ってスライド自在に取り付けられていて、この2台のスライダが塗布ヘッドガイド部材の上方に交互に位置決め自在になっており、基板保持部材が、2台のスライダに、それぞれ保持している基板をその塗布液塗布面が下向きでかつ塗布ヘッドの移動方向に対して平行になるように位置させる第1位置と基板をその塗布液塗布面が上向きでかつ水平になるように位置させる第2位置に位置決め自在に取り付けられているような構成とした。
【0029】
上記第1の発明による塗布装置は、基板を保持した基板保持部材が第1位置に位置された一方のスライダが塗布ヘッドガイド部材の上方に位置決めされると、塗布ヘッドが塗布ヘッドガイド部材に沿って基板の塗布面に対向しながら斜め上向き方向に直線状にスライドされる。
【0030】
このとき、塗布ヘッドに塗布液が連続して供給され、この塗布液がスリットから上方に吐出されて、塗布ヘッドに対向する基板の塗布面との間に塗布液のビードを形成する。
【0031】
そして、塗布ヘッドのスライドにともなって、ビードから塗布液が基板の塗布を行う面に順次付着されてゆき、基板に塗布液の層が形成されてゆく。
【0032】
このようにして基板への塗布液の塗布が終了すると、基板保持部材が第2位置に位置決めされた後、この一方のスライダが基板ガイド部材に沿ってスライドして塗布ヘッドガイド部材の上方から離脱し、この一方のスライダに代って、基板を保持した基板保持部材が第1位置に位置された他方のスライダが塗布ヘッドガイド部材の上方に位置決めされ、同様に塗布ヘッドの斜め上向き方向へのスライドによって基板への塗布液の塗布が行われる。
【0033】
そして、この他方のスライダに保持された基板について塗布液の塗布が行われている間に、一方のスライダについて、塗布液が塗布され第2位置に位置決めされた基板保持部材によって水平に保持された基板が基板保持部材から取り外されて、新しい基板と交換される。
【0034】
この基板の交換が終わった一方のスライダは、他方のスライダについて塗布液の塗布工程が終了した後、再度この他方のスライダと交代して塗布ヘッドガイド部材の上方に位置され、保持している基板への塗布液の塗布が行われる。
【0035】
以上のように、基板に対する塗布液の塗布工程と塗布液が塗布された基板の交換工程とが2台のスライダについてそれぞれ交互に行われる。
【0036】
前記目的を達成するために、第2の発明による塗布装置は、上方に向って開口するとともに水平方向に延びる帯状のスリットを有する塗布ヘッドと、塗布液の塗布を行う基板を塗布ヘッドの上方に傾斜した状態でかつ塗布ヘッドと平行に保持する基板保持部材とを備え、塗布ヘッドに塗布液を供給し、塗布ヘッドと基板保持部材に保持された基板との間に塗布ヘッドのスリットから吐出される塗布液によってビードを形成し、基板と塗布とを相対的に互に反対方向に移動させ、ビードから基板の塗布液塗布面に塗布液を付着させることによって基板への塗布液の塗布を行う塗布装置において、塗布ヘッドが、この塗布ヘッドの水平方向に延びる帯状のスリットと直交する方向でかつ上向き方向に傾斜する塗布ヘッドガイド部材に沿って往復動自在になっており、塗布ヘッドガイド部材の上方に上向きに傾斜するとともに軸回りに回転自在な回転軸が配置され、この回転軸に一対の前記基板保持部材が、回転軸を挟んで対称になるように取り付けられ、それぞれの基板保持部材が回転軸の回転にともなって回転軸の上方に位置された際に保持している基板を水平状態に位置決めし、回転軸の下方に位置された際に保持している基板を塗布ヘッドの移動方向と平行な状態に位置決めするような構成とした。
【0037】
上記第2の発明による塗布装置は、基板を保持した一対の基板保持部材の一方が回転軸の回転にともなって回転軸の下方に位置されると、塗布ヘッドが塗布ヘッドガイド部材に沿って下向きに保持された基板の塗布面に対向しながら斜め上向き方向に直線状にスライドされる。
【0038】
このとき、第1の発明と同様に、塗布ヘッドのスリットから上方に吐出された塗布液によって基板の塗布面との間に形成されたビードから、塗布ヘッドのスライドにともなって、塗布液が基板の塗布面に順次付着されて、基板に塗布液の層が形成される。
【0039】
このようにして一方の基板保持部材に保持された基板への塗布液の塗布が終了すると、回転軸が半回転されて、塗布液が塗布された基板を保持している一方の基板保持部材が回転軸の上方に、塗布液が塗布されていない基板を保持している他方の基板保持部材が回転軸の下方に位置される。
【0040】
そして、この他方の基板保持部材に保持された基板について、同様の工程によって塗布液の塗布が行われる。この間に、一方の基板保持部材に水平に保持された塗布液の塗布が終了した基板が基板保持部材から取り外されて、新しい基板と交換される。
【0041】
この基板の交換が終わった一方の基板保持部材は、他方の基板保持部材について塗布液の塗布工程が終了した後、再度回転軸が半回転されることにより、他方の基板保持部材と交代して塗布ヘッドガイド部材の上方に位置され、保持している基板への塗布液の塗布が行われる。
【0042】
以上のように、基板に対する塗布液の塗布工程と塗布液が塗布された基板の交換工程とが一対の基板保持部材についてそれぞれ交互に行われる。
【0043】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の最も好ましいと思われる実施の形態について説明を行う。
【0044】
図1は、第1の実施形態における塗布装置10を示す側面図であり、図2は、塗布装置10を図1のII−II線に沿って見た図である。
【0045】
この図1および図2において、塗布装置10は、この装置の本体11の両側部に取り付けられた支軸11Aおよび11Bが架台Fに回動自在に支持されていて、この支軸11Aおよび11Bを中心に本体11が回動して傾斜されるようになっている。
【0046】
この本体11の回動中心Pは、後述するホルダ支持シャフト15Aおよび15Bの軸中心と一致するように設定されている。
【0047】
本体11には、上ステージ11Cと、この上ステージ11Cの下方に配置された上ステージ11Cと平行な下ステージ11Dが設けられている。
【0048】
上ステージ11C上には、支軸11Aおよび11Bの軸線と平行に延びるように、一対のボールねじ12がその両端を回転自在に支持されて取り付けられており、このボールねじ12は、図示しない駆動モータによって回転されるようになっている。
【0049】
ボールねじ12には、スライダ13Aおよび13Bが、それぞれその下面に取り付けられた連結部13aおよび13bを螺合されることによって連結されていて、ボールねじ12の回転によってボールねじ12に沿ってスライドされるようになっている。このスライダ13Aおよび13Bは、さらに、ボールねじ12の外側に配置されるとともにスライダ13Aおよび13Bと上ステージ11Cとの間に介装された一対のリニアガイド14によって、ボールねじ12に沿ってガイドされるようになっている。
【0050】
ボールねじ12およびリニアガイド14のそれぞれの長さは、スライダの3台分の幅よりも少し長くなるように設定されており、スライダ13Aとスライダ13Bは、図2から分るように、互に隣接するように配置されている。
【0051】
スライダ13Aおよび13Bの上面には、それぞれホルダ支持シャフト15A,15Bが、水平方向でかつボールねじ12の軸方向と平行に延びるように、その両端部を回転自在に支持されて取り付けられている。このホルダ支持シャフト15Aおよび15Bの端部には、それぞれモータMA,MBが連結されていて、このモータMA,MBの駆動によってホルダ支持シャフト15A,15Bがそれぞれ回転されるようになっている。
【0052】
ホルダ支持シャフト15A,15Bの中央部には、それぞれ一対のホルダ支持アーム16A,16Bがシャフト15A,15Bの軸線方向に対して直角方向に延びるようにそれぞれの基端部を固定されていて、ホルダ支持シャフト15A,15Bの回転によって上ステージ11Cに対し垂直な平面内において回転されるようになっている。
【0053】
各一対のホルダ支持アーム16A,16Bの先端部には、それぞれ基板Sを吸着して保持する保持板17A,17Bが、ホルダ支持アーム16A,16Bの軸線方向に対して直角向きに取り付けられており、各保持板17A,17Bには図示しないコンプレッサが接続されていて、それぞれの下面に形成された吸着面に基板Sを吸着して保持するようになっている。
【0054】
なお、この保持板17A,17Bにコンプレッサを接続して基板Sを吸着する代りに、保持板17A,17Bの4箇所にチャックを取り付けて、このチャックにより基板Sを保持するようにしてもよい。
【0055】
下ステージ11Dの中央部には、ボールねじ18が、上ステージ11Cに取り付けられたボールねじ12に対して直交する方向に延びるようにその両端を回転自在に支持されて取り付けられており、このボールねじ18は、その端部に連結された駆動モータMCによって低速で回転されるようになっている。
【0056】
このボールねじ18には、塗布ヘッド取付け台20がその下面に取り付けられた連結部20aを螺合されることによって連結されていて、ボールねじ18の回転によってボールねじ18に沿ってスライドされるようになっている。
この塗布ヘッド取付け台20は、さらに、ボールねじ18の両側に配置されるとともに塗布ヘッド取付け台20と下ステージ11Dとの間に介装された一対のリニアガイド21によって、ボールねじ18に沿ってガイドされるようになっている。
【0057】
塗布ヘッド取付け台20上には昇降機構22が取り付けられており、この昇降機構22に、上向きに開口する直線状のスリット19aを有する塗布ヘッド19が、そのスリット19aがボールねじ18の軸方向と直交しかつ水平方向に延びるように取り付けられていて、昇降機構22がモータMDによって作動されることにより上下動されるようになっている。
【0058】
また、この塗布ヘッド19は、図1に示されている通り、塗布ヘッド取付け台20が後退位置(図の左側)に位置されて後述する基板Sへの塗布液の塗布が開始される際に、後述する塗布位置に位置された保持板17Aまたは17Bに保持された基板Sの図面左の端部側に位置し、塗布ヘッド取付け台20が前進位置(図の右側)に位置されて基板Sへの塗布液の塗布が終了した際に、この基板Sの図面右の端部側に位置するように配置されている。
【0059】
塗布ヘッド19には、後述するような塗布液供給機構から塗布液が供給されるようになっており、この塗布ヘッド19に供給された塗布液がそのスリット19aから上方に吐出されるようになっている。
【0060】
図3乃至図6に、上記塗布ヘッド19の形状の一例が示されている。
【0061】
この図3乃至図6において、塗布ヘッド19の本体19Aは塗布液の塗布を行う基板Sの幅以上の長さaを有し、その上面の中央部に、軸方向に沿って延びるとともに上方に向って開口するスリット19aが形成されている。そして、このスリット19aを挟むようにその両側に一対の斜面19Bおよび19Cが形成されている。
【0062】
本体19Aの内部には、スリット19aと平行に延びるとともにスリット19aにその軸方向の全域に亘って連通される中空状の液溜り19Dが形成されている。この液溜り19Dにはスリット19aの下部に取り付けられた塗布液供給管19Eが接続されており、この塗布液供給管19Eから導入される塗布液が液溜り19Dを介してスリット19aから吐出されるようになっている。
【0063】
図中、19Fは、スリット19aの両端部にそれぞれ脱着可能に嵌合された一対のスリット長さ調節用パッキンであり、このスリット長さ調節用パッキン19Fを異なる長さを有する他のスリット長さ調節用パッキンに交換することにより、スリット19aから吐出される塗布液の幅を調節することができる。
【0064】
図中に示された塗布ヘッド19の各部の寸法は、以下の通りである。
【0065】
本体19Aの長さa =400mm
本体19Aの幅b = 50mm
本体19Aの高さc = 80mm
スリット19aの長さd(スリット長さ調節用パッキン19Fによる調整後の幅) =350mm
スリット19aの幅e = 2mm
スリット19aの深さf= 27mm
液溜り19Dの深さg = 40mm
塗布ヘッド19に塗布液を供給する塗布液供給機構としては、図7に示すような機構が挙げられる。
【0066】
この塗布液供給機構は、加圧タンク樽30内に収容されている塗布液を手動バルブ31を介して供給される空気圧によって押し出し、粗調節用ニードルバルブ32,フィルタ33,流量計34,微調節用ニー ドルバルブ35,空気作動弁36およびサックバックバルブ37を介して塗布ヘッド19に供給する。
【0067】
空気作動弁36は、基板Sへの塗布液の塗布終了時に空気圧によって自動的に作動して、塗布ヘッド19への塗布液の供給を停止させる。また、サックバックバルブ37は、空気作動弁36の閉鎖と同時にピストン37aが図7に示す矢印の方向にスライドされてシリンダ37b内に負圧を生じさせ、これによって塗布ヘッド19に供給されている塗布液を吸引して回収する。
【0068】
次に、上記塗布装置の作動を説明する。
【0069】
塗布装置10は、塗布開始前に図示しない駆動機構の作動によって回動中心Pを中心に図1の右側端部が上側になるように回動されて、その傾斜角度が所定の角度θに設定される。
【0070】
ボールねじ12の回転によって、図2に示されるように、スライダ13Aがボールねじ12の中央部に位置されると、このスライダ13Aが塗布ヘッド取付け台20の移動経路上に位置される(以下、この位置を塗布位置という)。そして、スライダ13Bは、塗布ヘッド取付け台20の移動経路上から外れ、ボールねじ12の左側端部に位置される。
【0071】
スライダ13Aが塗布位置に在る時、そのホルダ支持アーム16Aは下向きに向けられており、保持板17Aが下ステージ11Dに対して平行になるように位置決めされている。そして、その保持板17Aには、基板Sが吸着されて保持されている。
【0072】
また、塗布位置から外れた位置にあるスライダ13Bのホルダ支持アーム16Bは、上向きに向けられていて、保持板17Bが水平になるように位置決めされている。そして、保持板17Aに吸着された基板Sに対して塗布液が塗布されている間に、図示しない基板交換装置により、保持板17B上に基板Sがセットされる。
【0073】
最初、塗布ヘッド取付け台20は、後退位置(図1において左側位置、以下塗布開始位置という)に位置されている。
【0074】
この状態でモータMCの駆動によりボールねじ18が回転されて、塗布ヘッド取付け台20が図1の左側から右側斜め上方向に一定速度でスライドされ、これによって塗布ヘッド19が保持板17Aに保持された基板Sの下面に沿って平行にスライドされる。
【0075】
この塗布ヘッド19のスライドが開始されるのとほぼ同時に塗布ヘッド19への塗布液の供給が開始され、この供給された塗布液がスリット19aから吐出されてビードを形成して基板Sの下面に付着する。
【0076】
そして、塗布ヘッド19のスライドにともなって、塗布ヘッド19上に形成されたビードから塗布液が基板Sの下面に順次付着されてゆき塗布液の層が形成される。
【0077】
塗布ヘッド取付け台20が前進位置(図1において右側位置、以下塗布終了位置という)に到達すると、塗布ヘッド19が基板Sの後端部から外れ、これとほぼ同時に塗布ヘッド取付け台20のスライドが停止されるとともに塗布ヘッド19に接続されたサックバックバルブ37が作動され、ビードを形成する塗布液が塗布ヘッド19内に吸引されてビードが消滅される。これによって、塗布ヘッド19と基板Sに塗布された塗布液が分離される。
【0078】
以上の基板Sへの塗布液の塗布方法は、図11乃至図15において説明した従来の塗布液の塗布方法と同様である。
【0079】
以上のようにして、塗布ヘッド取付け台20が塗布終了位置に到達して保持板17Aに保持された基板Sへの塗布液の塗布が終了すると、モータMCの駆動によってボールねじ18が逆回転され、塗布ヘッド取付け台20が上記と逆方向にスライドされて、塗布終了位置から塗布開始位置に復帰される。
【0080】
このとき、昇降機構22の作動によって塗布ヘッド19が下降されることにより、塗布ヘッド19と基板Sの下面に塗布された塗布液との接触が回避される。
【0081】
この後、モータMAが駆動されてホルダ支持シャフト15Aおよびホルダ支持アーム16Aが回転され、これにより、保持板17Aおよびこの保持板17Aに保持された基板Sが上向きになるように移動されて水平状態に保持される。このとき、スライダ13BのモータMBも駆動されて、ホルダ支持シャフト15Bおよびホルダ支持アーム16Bが回転され、これにより、保持板17Bおよびこの保持板17Bに保持された基板Sが下向きになるように移動されて下ステージ11Dと平行になるように保持される。
【0082】
次に、この状態が保持されたままボールねじ12が前記と逆方向に回転されて、スライダ13Aおよび13Bが図2において右方向に移動される。そして、上記と反対に、スライダ13Bが塗布位置に位置され、スライダ13Aが塗布ヘッド取付け台20の移動経路上から外れて、ボールねじ12の右側端部に位置される。
【0083】
そして、保持板17Aに保持された基板Sの場合と同様の作動によって、塗布ヘッド19が塗布開始位置から塗布終了位置にスライドされて、保持板17Bに保持された基板Sの下面に塗布液が塗布される。
【0084】
この保持板17Bに保持された基板Sに対して塗布液の塗布が行われている間に、保持板17Aに吸着され塗布液が塗布された基板Sが、図示しない基板交換装置により、保持板17Aから取り外され、代りに新しい基板Sがセットされ、スライダ13B側の基板Sについて塗布液の塗布が終了した後、スライダ13Aおよび13Bが上記と反対方向にスライドされて再度スライダ13Aが塗布位置に位置され、保持している基板Sについて塗布液の塗布が行われる。
【0085】
以上のようにして、塗布液の塗布工程がスライダ13A側とスライダ13B側について交互に行われ、しかも、スライダ13Bの保持板17Bについて基板Sの交換が行われているときにスライダ13Aの保持板17Aに保持された基板Sについて塗布液の塗布が行われ、反対に、スライダ13Aの保持板17Aについて基板Sの交換が行われているときにスライダ13Bの保持板17Bに保持された基板Sについて塗布液の塗布が行われるので、常時、基板Sについての塗布液の塗布が行われることになり、これによって、図10の従来の塗布装置に比べて、単位時間当たり2倍の枚数の基板Sに塗布液を塗布することが可能になる。
【0086】
上記塗布液の塗布工程において、塗布ヘッド19のスライド速度を速くすれば基板Sに塗布された塗布液の層の厚さが薄くなり、反対にスライド速度を遅くすれば塗布液の層の厚さが厚くなるが、塗布装置10の傾斜角度θを変えることにより、塗布ヘッド19のスライド速度を一定にしたまま基板Sに塗布された塗布液の層の厚さを変えることができる。
【0087】
すなわち、塗布装置10の傾斜角度θが大きくなると、保持板17Aおよび17Bに保持された基板Sの傾斜角度も大きくなって基板Sに塗布された塗布液の層の厚さが薄くなり、反対に塗布装置10の傾斜角度θが小さくなると、保持板17Aおよび17Bに保持された基板Sの傾斜角度も小さくなって基板Sに塗布された塗布液の層の厚さが厚くなる。
【0088】
このとき、塗布ヘッド19も塗布装置10の傾斜にともなって一体的に傾斜するので、この塗布ヘッド19と保持板17Aおよび17Bとの相対的位置関係は変らない。
【0089】
上記塗布装置10によって塗布液が塗布される枚葉の基板Sは、主としてLCDカラーフィルタ用大型ガラス基板であるが、他の基板についても同様に塗布液の塗布を行うことができる。また非可撓性のガラス基板に限らず、可撓性を有するプラスチック基板,金属基板または紙基板についても塗布液を塗布することができる。
【0090】
また、上記塗布装置10に使用される塗布液は、主として基板上に微細パターンを描くための感光性樹脂であるが、他の塗布液の塗布を行うことができることは言うまでもない。そして、水系および溶剤系等の各種の塗布液を使用することができ、さらに、顔料、染料、フィラ−、増感剤、樹脂および添加剤等を単独で使用し、またはこれらのうちから数種類を混合して使用することもできる。
【0091】
図8は、第2の実施形態における塗布装置40を示す側面図であり、図9は、塗布装置40を図1のIX−IX線に沿って見た図である。
【0092】
この図8および9において、塗布装置40は、この装置のヘッド架台41の両側部に取り付けられた支軸41Aおよび41Bが基板支持架台F´に回動自在に支持されていて、この支軸41Aおよび41Bを中心にヘッド架台41が回動して傾斜されるようになっている。
【0093】
ヘッド架台41の上方には、回転軸42が、支軸41Aおよび41Bの軸方向と直交する方向でかつ傾斜した状態(図8においては右上がりに傾斜した状態)で、基板支持架台F´にその両端部を回転自在に支持されている。この回転軸42の両端の軸受け部は、回転軸42の傾斜角度が変更自在になるように基板支持架台F´に取り付けられている。さらに、この回転軸42の一端部に図示しない駆動モータが連結されていて、この駆動モータによって回転軸42がその軸回りに回転されるようになっている。
【0094】
この回転軸42の中間部には、その円周部の対称位置に、一対のホルダ支持アーム43Aおよび43Bが、それぞれの軸線と回転軸42の軸線を含む平面内において回動自在になるようにその基端部を取り付けられている。そして、ホルダ支持アーム43A,43Bが、回転軸42に対して所要の角度をなすように任意の位置で回転軸42に対して固定できるようになっている。
【0095】
ホルダ支持アーム43Aおよび43Bの回動中心は、このホルダ支持アーム43Aおよび43Bの軸線を含む平面が鉛直向きになったとき、ヘッド架台41の回動中心P´に一致するように設定されている。
【0096】
ホルダ支持アーム43Aおよび43Bの先端部には保持板44Aおよび44Bが、それぞれ、ホルダ支持アーム43Aおよび43Bの軸線に対して直角向きに固定されている。
【0097】
各保持板44A,44Bには、図1および図2の塗布装置の場合と同様に、図示しないコンプレッサが接続されていて、それぞれの下面に形成された吸着面に基板Sを吸着して保持するようになっているが、コンプレッサを接続して基板Sを吸着する代りに、保持板44A,44Bの4箇所にチャックを取り付けて、このチャックにより基板Sを保持するようにしてもよい。
【0098】
ヘッド架台41にはステージ41Cが設けられており、このステージ41C上に、塗布ヘッド19が支軸41A,41Bの軸線と直交する方向にスライド自在に設置されている。
【0099】
塗布ヘッド19の構造およびこの塗布ヘッド19をスライドさせるための構造は、図1および図2の塗布装置と同様であり、図1および図2と同一の符号が付してある。また、塗布ヘッド19には、図1および図2の塗布装置と同様に、図7に示されるような塗布液供給機構が接続されている。
【0100】
上記塗布装置40によって基板Sへの塗布液の塗布を行う場合には、ホルダ支持アーム43Aとホルダ支持アーム43Bが回転軸42に対してその基端部を中心に回動されて、それぞれの回転軸42に対する角度が互に同一になるように、しかも、ホルダ支持アーム43Aおよび43Bの軸線を含む平面が鉛直向きになったとき上側に位置される保持板44A,44Bがそれぞれ水平状態になるようにセッティングされる。
【0101】
このように、上側になった保持板44A,44Bが水平になるようにホルダ支持アーム43A,43Bの回転軸42に対する角度を調節するのは、後述するように、塗布液の塗布が終了した基板Sをその塗布液が流れない状態で図示しない基板交換装置によって交換するためであるが、回転軸42が傾斜しているために、上側に位置する保持板44A,44Bが水平にるようにセッティングされることによって、下側に位置する保持板44A,44Bは、図8から分るように、水平面に対して傾斜した状態に保持されることになる。
【0102】
ヘッド架台41は、回動中心P´を中心に回動されることによって、上記のように下側に位置して水平面に対して傾斜した状態に保持された保持板44A,44Bの下面に沿って平行に塗布ヘッド19がスライドするように、その傾斜角度が調節される。
【0103】
下側に位置された保持板(図1においては保持板44A)には、その下面に基板Sが吸着されて保持されている。
【0104】
この状態で、図1および図2の塗布装置と同様の方法で、塗布ヘッド19が基板Sの下面に沿ってスライドされて、そのスリット19aから吐出され基板Sとの間にビードを形成する塗布液を、基板Sの下面に塗布する。この間に、上側に位置される保持板(図1においては保持板44B)に、図示しない基板交換装置によって新しい基板Sがセットされる。
【0105】
保持板44Aに保持された基板Sについて塗布液の塗布が終了すると、回転軸42が図示しない駆動モータの作動によってその軸回りに180度回転されて、保持板44Aが上側に、また保持板44Bが下側に位置される。そして、保持板44Bに保持された基板Sについて、同様に塗布液の塗布が行われ、この間に、保持板44Aに保持され塗布液の塗布が終了した基板Sが、基板交換装置によって水平に維持されたまま保持板44Aから取り外されて、新しい基板Sと交換される。
【0106】
以上のように、上記塗布装置においても、塗布液の塗布工程が保持板44A側と保持板44B側について交互に行われ、しかも、保持板44Bについて基板Sの交換が行われているときに保持板44Aに保持された基板Sについて塗布液の塗布が行われ、反対に、保持板44Aについて基板Sの交換が行われているときに保持板44Bに保持された基板Sについて塗布液の塗布が行われるので、常時、基板Sについての塗布液の塗布が行われることになり、これによって、図10の従来の塗布装置に比べて、単位時間当たり2倍の枚数の基板Sに塗布液を塗布することが可能になる。
【0107】
上記塗布装置において、塗布液の種類に応じて塗布された塗布液の層の厚さを調節する場合には、ヘッド架台41を回動中心P´を中心に回動させて所望の傾斜角度θになるように調節を行うとともに、回転軸42も回動中心P´を中心に回動させてその傾斜角度を変更する。そして、ホルダ支持アーム43Aおよび43Bを回転軸42に対して回動中心P´を中心に回動させて、保持板44Aおよび44Bが上側に位置されたとき、それぞれ水平になるように、調節する。
【0108】
このヘッド架台41と回転軸42の傾斜角度を変更する際に、回転軸42の回動角がヘッド架台41の回動角の2分の1になるように回動中心P´を中心にそれぞれを回動させれば、保持板44A,44Bがそれぞれ下側に位置された際に、その下面が塗布ヘッド19のスライド方向に対して平行になるようにセッティングすることができる。
【0109】
これは、回転軸42の傾斜角度が角度α/2だけ変更された場合に、ホルダ支持アーム43A,43Bと回転軸42との間の角度もα/2だけ変更されて保持板44A,44Bが回転軸42の上側に位置された時それぞれ水平になるように調節されるため、この保持板44A,44Bが回転軸42の下側に位置されたとき、その傾斜角度の変動は、回転軸42の傾斜角度の変動の2倍の角度αになるからである。
【0110】
【実施例】
次に、実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
(実施例1)
図1,2および図8,9の塗布装置を用いて、それぞれ、幅300mm,長さ350mm,板厚1.1mmのLCDカラーフィルタ用ガラス基板Sを準備し、塗布液として、固形分濃度1.0%,粘度5.0cpsのPVA水溶液を準備した。
【0111】
塗布ヘッド19には、それぞれ図3乃至図6に示される形状および寸法のものを使用し、この塗布ヘッド19と基板Sとの間の相対的角度が約8゜になるように設定した。塗布ヘッド19の移動速度は、それぞれ30mm/secに設定した。
【0112】
そして、前述した工程により、保持板17A,17Bおよび保持板44A,44Bにそれぞれ保持された基板Sについて塗布液の塗布を行った。このとき、塗布開始時において、塗布ヘッド19と基板S間に形成されるビードBのメニスカスL1,L2の高さh1,h2(図12参照)が、それぞれ0.5mm、0.7mmとなるように設定した。
【0113】
上記条件によって塗布液が塗布された基板Sを、オーブンにより、80℃の温度で1分間乾燥した。
【0114】
この結果、塗布ヘッド19の移動方向およびこの移動方向と直角方向に沿ってそれぞれ測定した基板S上の塗布膜の膜厚分布は、塗布液の塗布面のうち260mm×300mmの範囲内において、何れも20000±600Åであり、良好な結果を得ることができた。
【0115】
そして、このときの基板Sへの塗布液の塗布能率は、図1,2の塗布装置の場合が110枚/時であり、図8,9の塗布装置の場合が100枚/時であった。
【0116】
なお、塗布液の塗布工程時における塗布膜Raのウェット膜厚C2(図14参照)に対するメニスカスL2の高さh2の比は、C2:h2=1:350であった。
(実施例2)
実施例1の塗布液の代りに固形分濃度6.5%,粘度2.5cpsの東京応化工業(株)製フォトレジストOFPR−800を塗布液として用い、他は実施例1と同一の条件で、それぞれの塗布装置について基板Sへの塗布液の塗布を行った。
【0117】
この結果、基板Sの移動方向およびこの移動方向と直角方向に沿ってそれぞれ測定した塗布膜の膜厚分布は、塗布液の塗布面のうち260mm×300mmの範囲内において、何れも10000±300Åであり、良好な結果を得ることができた。
【0118】
そして、このときの基板Sへの塗布液の塗布能率は、図1,2の塗布装置の場合が110枚/時であり、図8,9の塗布装置の場合が100枚/時であった。
【0119】
なお、塗布液塗布工程時における塗布膜Raのウェット膜厚C2(図14参照)に対するメニスカスL2の高さh2の比は、C2:h2=1:350であった。
【0120】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば塗布ヘッドを基板の塗布面に対向させながらこの塗布面に沿って斜め上向き方向に直線状にスライドさせることによって、塗布液の塗布を行うので、枚葉基板に対しても、塗布液の物性に左右されることなく平滑でかつ均一な塗布膜を形成することができる。
【0121】
そして、基板に対する塗布液の塗布工程と塗布液が塗布された基板の交換工程とが2台のスライダについてそれぞれ交互に行われるので、これによって、一台の塗布ヘッドによる基板への塗布を間を開けることなく連続して行うことができ、従って、単位時間当たりの処理枚数を増加させることができる。
【0122】
また、基板に対する塗布液の塗布工程と塗布液が塗布された基板の交換工程とが回転軸の回転によって一対の基板保持部材についてそれぞれ交互に行われるので、一台の塗布ヘッドによる基板への塗布を間を開けることなく連続して行うことができ、従って、単位時間当たりの処理枚数を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の最良の形態の一例を示す側面図である。
【図2】同例を図1のII−II線に沿って見た図である。
【図3】同例において使用される塗布ヘッドの一例を示す斜視図である。
【図4】同塗布ヘッドの正面図である。
【図5】同塗布ヘッドの平面図である。
【図6】同塗布ヘッドの側面図である。
【図7】同例において使用される塗布液供給機構を示す図である。
【図8】本発明の最良の形態の他の例を示す側面図である。
【図9】同例を図8のIX−IX線に沿って見た図である。
【図10】従来例の塗布装置を示す側面図である。
【図11】同従来例における塗布開始時の基板とビードとの関係を示す概略側面図である。
【図12】同従来例における塗布開始時のビードの状態を拡大して示す説明図である。
【図13】同従来例における塗布途中の基板とビードとの関係を示す概略側面図である。
【図14】同従来例における塗布途中のビードの状態を拡大して示す説明図である。
【図15】同従来例における塗布終了時の基板とビードとの関係を示す概略側面図である。
【符号の説明】
10 …塗布装置
12 …ボールねじ
13A,13B…スライダ
14 …リニアガイド(基板ガイド部材)
15A,15B…ホルダ支持シャフト(基板保持部材)
16A,16B…ホルダ支持アーム(基板保持部材)
17A,17B…保持板(基板保持部材)
18 … ボールねじ
19 …塗布ヘッド
19a…スリット
21 …リニアガイド(塗布ヘッドガイド部材)
40 …塗布装置
42 …回転軸
43A,43B…ホルダ支持アーム(基板保持部材)
44A,44B…保持板(基板保持部材)
S …基板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a coating apparatus that applies a coating liquid to a glass substrate or the like of a color filter for LCD.
[0002]
[Problems to be solved by the invention]
In general, a spin coating method is often used as a method of applying a coating liquid to a large glass substrate such as a color filter for an LCD.
[0003]
This spin coating method includes an open air type and a closed cup type, but both methods have drawbacks in that the coating efficiency is as low as about 10% and the coating film thickness in the corner portion of the substrate becomes too thick. As the size of the substrate is expected to increase in the future, problems have been pointed out with respect to the use amount of the coating solution, the film thickness distribution, the throughput, and the like.
[0004]
As a method for solving the above-mentioned drawbacks of the spin coating method, there are a knife coating method, a roll coating method, and a die coating method.
[0005]
In each of these methods, a coating clearance is provided on a substrate to be coated, and the coating film thickness is determined by the set value to obtain the smoothness of the coating surface. It is difficult to obtain a uniform film thickness when the degree (degree of unevenness) is lower than the coating accuracy (the degree of unevenness is large).
[0006]
A dip coating method is generally known as a method of applying a coating liquid that is not easily affected by unevenness on the substrate surface. However, in this method, it is essential to cover a non-coated portion, and the operation is complicated. It becomes.
[0007]
A method similar to the principle of the dip coating method and a method of selectively applying the coating liquid only to the main surface of the substrate is described in Yuji Ozaki of Sogo Gijutsu Center (April 30, 1988). A coating method of a coating liquid described on page 336 of the book "Advances in Latest Coating Technology" is known.
[0008]
In this method, a coating liquid is supplied in a substantially horizontal direction from a die head or a slide die, and the base is relatively vertically moved to a position close to a die lip formed on a side surface of the die head or the slide die. The coating liquid supplied from the die head or the slide die forms a bead between the base and the die lip, and is applied to the main surface of the base as the base moves upward to form a coating film.
[0009]
This coating method is generally used as a coating method for a continuous substrate. The thickness of the applied coating liquid is determined by the relative speed between the substrate and the coating head and the viscosity of the coating liquid. That is, since the coating liquid pulled up from the bead formed between the base and the die lip falls along the base under the influence of gravity, the film is formed by a balance between the speed of the drop and the speed at which the base pulls up the coating liquid. The thickness is determined.
[0010]
In this coating method, when the coating liquid has low viscosity and low surface tension, it is difficult to form a bead in the clearance provided between the base and the coating head, and the coating liquid is supplied. Immediately after, it may fall by gravity without forming a bead. To prevent this, there is a problem that the clearance between the base and the coating head must be made extremely small.
[0011]
However, when the substrate has low flatness like a glass substrate for an LCD color filter and has irregularities as large as 100 μm, a difference occurs in the tensile force generated when the coating liquid is pulled up from the bead, and the beads have various different characteristics. Shear force will act. When a different shearing force acts locally on the bead as described above, the amount of the coating liquid drawn out from the bead is not uniform, and thus the film thickness is not uniform.
[0012]
Furthermore, in this coating method, even though the coating liquid can be continuously applied to the main surface of the base, the main surface of the base is vertical and the coating liquid is supplied from a direction perpendicular to the base. When applying a coating liquid to a plurality of discontinuous substrates such as a single-wafer substrate, the coating liquid remaining in the bead drops by gravity when the rearmost end of the substrate in the sliding direction passes through the bead. In addition, contamination may be caused by adhering to the tip of the substrate to be coated next, the back surface thereof, and the lower part of the coating head. For this reason, this coating method is unsuitable for use in coating a single-wafer substrate.
[0013]
The coating method using a slide die also has the same disadvantages as the coating method using the die head described above. In particular, in the coating method using the slide die, since the coating liquid flows freely on the inclined surface of the slide die to form a bead between the slide die and the surface of the base, the supply of the coating liquid is stopped at any time. It is difficult to apply the coating liquid continuously to a discontinuous substrate such as a single-wafer substrate.
[0014]
Therefore, there has been proposed a coating apparatus capable of solving the drawbacks in the respective coating methods as described above and forming a uniform coating film in a stable state on a single-wafer substrate without being affected by the physical properties of the coating liquid. (Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-146775).
[0015]
As shown in FIG. 10, this coating device is a linear coating device that is attached between a pair of
[0016]
The
[0017]
FIG. 11 shows a state of the coating apparatus at the start of coating, in which the substrate S sucked on the suction surface of the
[0018]
When the coating liquid R is supplied to the
[0019]
12, a meniscus L1 is formed on the rear end side (left side in the figure) of the substrate S of the bead B and a meniscus L2 is formed on the front end side (right side in the figure). The height dimension h1 of the meniscus L1 and the meniscus The height dimension h2 of L2 has a relationship of h1 <h2 because the
[0020]
When the motor M is driven from the state of FIG. 11 and the
[0021]
Thus, as shown in FIGS. 13 and 14, the coating liquid R is sequentially adhered from the bead B to the lower surface of the substrate S, and a layer Ra of the coating liquid R is formed. At this time, the application liquid R is continuously supplied to the
[0022]
Then, as shown in FIG. 15, when the substrate S rises along the
[0023]
Thereafter, the substrate S is removed from the
[0024]
In general, the main surface of a glass substrate for an LCD color filter has low smoothness, and usually has irregularities of 50 to 70 μm, and at most about 100 μm. In addition, by maintaining a sufficiently large clearance of 10 to 1000 times, preferably 20 times or more with respect to the thickness of the layer Ra formed on the substrate S, it is possible to reduce the influence of the unevenness of the main surface of the substrate S. it can. Furthermore, since the application of the coating liquid to the substrate S is performed in a state where the substrate S is inclined (5 to 20 degrees, preferably 11 degrees), the lower the coating liquid applied along the main surface of the substrate S , Whereby the surface of the coating film can be smoothed.
[0025]
However, when the coating liquid is continuously applied to the single-wafer substrate by the above-described conventional coating apparatus, after the application of the coating liquid to one substrate S is completed, the
[0026]
For this reason, the processing time per substrate becomes long, and the processing is limited to about 30 substrates / hour at the maximum.
[0027]
The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to form a smooth and uniform coating film on a single-wafer substrate without being affected by the physical properties of a coating solution, and to perform a unit time. It is an object of the present invention to provide a coating apparatus capable of increasing the number of processed sheets per hit.
[0028]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a coating apparatus according to a first aspect of the present invention includes a coating head having a strip-shaped slit which opens upward and extends in a horizontal direction, and a substrate on which a coating liquid is coated is provided above the coating head. A substrate holding member for holding the substrate in an inclined state and in parallel with the application head, supplying the application liquid to the application head, and discharging from the slit of the application head between the application head and the substrate held by the substrate holding member. A bead is formed by a coating liquid, and the substrate and the coating are relatively moved in opposite directions, and the coating liquid is applied to the substrate by applying the coating liquid to the coating liquid application surface of the substrate from the bead. In the coating apparatus, the coating head reciprocates along a coating head guide member that is inclined in a direction orthogonal to the band-shaped slit extending in the horizontal direction of the coating head and in an upward direction. A substrate guide member is disposed above the coating head guide member and extends in a direction perpendicular to the coating head guide member and horizontally. Two sliders are arranged on the substrate guide member along the substrate guide member. The two sliders are alternately positioned above the coating head guide member, and the substrate holding member holds the substrates respectively held by the two sliders. Positioning the substrate at a first position where the coating liquid application surface is directed downward and parallel to the moving direction of the coating head, and at a second position where the substrate is positioned such that the coating liquid application surface is directed upward and horizontally. It was configured to be freely attached.
[0029]
In the coating apparatus according to the first aspect, when one of the sliders, in which the substrate holding member holding the substrate is positioned at the first position, is positioned above the coating head guide member, the coating head moves along the coating head guide member. And slides linearly in an obliquely upward direction while facing the application surface of the substrate.
[0030]
At this time, the coating liquid is continuously supplied to the coating head, and the coating liquid is discharged upward from the slit to form a bead of the coating liquid between the coating head and the coating surface of the substrate facing the coating head.
[0031]
Then, with the slide of the coating head, the coating liquid is sequentially adhered from the bead to the surface of the substrate to be coated, and a layer of the coating liquid is formed on the substrate.
[0032]
When the application of the application liquid to the substrate is completed in this manner, after the substrate holding member is positioned at the second position, one of the sliders slides along the substrate guide member and separates from above the application head guide member. Then, instead of this one slider, the other slider in which the substrate holding member holding the substrate is located at the first position is positioned above the coating head guide member, and similarly, the coating head moves obliquely upward. The application of the application liquid to the substrate is performed by the slide.
[0033]
While the application liquid was being applied to the substrate held by the other slider, the application liquid was applied to one of the sliders and held horizontally by the substrate holding member positioned at the second position. The substrate is removed from the substrate holding member and replaced with a new substrate.
[0034]
After the application of the application liquid to the other slider is completed, the one slider whose substrate has been exchanged is replaced with the other slider again, and is positioned above the application head guide member and held thereon. The application liquid is applied to the substrate.
[0035]
As described above, the step of applying the coating liquid to the substrate and the step of replacing the substrate coated with the coating liquid are alternately performed on the two sliders.
[0036]
In order to achieve the above object, a coating apparatus according to a second aspect of the present invention includes a coating head having a strip-shaped slit that opens upward and extends in the horizontal direction, and a substrate on which a coating liquid is coated is provided above the coating head. A substrate holding member for holding the substrate in an inclined state and in parallel with the application head, supplying the application liquid to the application head, and discharging from the slit of the application head between the application head and the substrate held by the substrate holding member. A bead is formed by a coating liquid, and the substrate and the coating are relatively moved in opposite directions, and the coating liquid is applied to the substrate by applying the coating liquid to the coating liquid application surface of the substrate from the bead. In the coating apparatus, the coating head reciprocates along a coating head guide member that is inclined in a direction orthogonal to the band-shaped slit extending in the horizontal direction of the coating head and in an upward direction. A rotating shaft that is inclined upward and rotatable around an axis is disposed above the coating head guide member, and the pair of substrate holding members is symmetrical about the rotating shaft with the rotating shaft interposed therebetween. When the substrate holding member is positioned above the rotation axis with the rotation of the rotation axis, the substrate holding member is positioned in a horizontal state, and when the respective substrate holding members are positioned below the rotation axis, The configuration was such that the held substrate was positioned in a state parallel to the moving direction of the coating head.
[0037]
In the coating apparatus according to the second aspect, when one of the pair of substrate holding members holding the substrate is positioned below the rotation axis with the rotation of the rotation axis, the coating head faces downward along the coating head guide member. The substrate is slid linearly in an obliquely upward direction while facing the application surface of the substrate held on the substrate.
[0038]
At this time, similarly to the first invention, the coating liquid is discharged from the bead formed between the coating surface of the substrate and the coating liquid discharged upward from the slit of the coating head, and the coating liquid is applied to the substrate by sliding the coating head. To form a coating liquid layer on the substrate.
[0039]
When the application of the coating liquid to the substrate held by the one substrate holding member is completed in this way, the rotation shaft is rotated half a turn, and the one substrate holding member holding the substrate coated with the coating liquid is The other substrate holding member that holds the substrate on which the coating liquid is not applied is positioned above the rotation axis below the rotation axis.
[0040]
Then, a coating liquid is applied to the substrate held by the other substrate holding member by the same process. During this time, the substrate, which has been horizontally applied to one of the substrate holding members and has been coated with the application liquid, is removed from the substrate holding member and replaced with a new substrate.
[0041]
After the substrate exchange is completed, the one substrate holding member is replaced with the other substrate holding member by rotating the rotation shaft again by half after the application liquid application process is completed for the other substrate holding member. The application liquid is applied to the substrate, which is located above the application head guide member and is held.
[0042]
As described above, the step of applying the coating liquid to the substrate and the step of replacing the substrate to which the coating liquid has been applied are alternately performed on the pair of substrate holding members.
[0043]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the most preferred embodiment of the present invention will be described.
[0044]
FIG. 1 is a side view showing the
[0045]
In FIGS. 1 and 2, a
[0046]
The rotation center P of the main body 11 is set so as to coincide with the axis centers of
[0047]
The main body 11 is provided with an
[0048]
A pair of ball screws 12 are mounted on the
[0049]
[0050]
The length of each of the
[0051]
[0052]
The base ends of the pair of
[0053]
[0054]
Instead of sucking the substrate S by connecting a compressor to the holding
[0055]
A
[0056]
The coating
The coating
[0057]
An elevating
[0058]
Also, as shown in FIG. 1, the
[0059]
A coating liquid is supplied to the
[0060]
FIGS. 3 to 6 show examples of the shape of the
[0061]
3 to 6, the
[0062]
Inside the
[0063]
In the drawing,
[0064]
The dimensions of each part of the
[0065]
Length a of
Width b of
Height c of
Length d of
The width e of the
Depth f of
The depth g of the
As a coating liquid supply mechanism for supplying the coating liquid to the
[0066]
This coating liquid supply mechanism pushes out the coating liquid contained in the
[0067]
The air actuated
[0068]
Next, the operation of the coating device will be described.
[0069]
Before the start of coating, the
[0070]
As shown in FIG. 2, when the
[0071]
When the
[0072]
Further, the
[0073]
First, the application
[0074]
In this state, the
[0075]
Almost simultaneously with the start of the sliding of the
[0076]
Then, as the
[0077]
When the coating
[0078]
The method for applying the coating liquid to the substrate S is the same as the conventional method for applying the coating liquid described with reference to FIGS.
[0079]
As described above, when the application
[0080]
At this time, the
[0081]
Thereafter, the motor MA is driven to rotate the
[0082]
Next, while maintaining this state, the
[0083]
Then, by the same operation as in the case of the substrate S held by the holding
[0084]
While the application liquid is being applied to the substrate S held by the holding
[0085]
As described above, when the application process of the application liquid is performed alternately on the
[0086]
In the application liquid application step, increasing the slide speed of the
[0087]
That is, when the inclination angle θ of the
[0088]
At this time, since the
[0089]
The single substrate S to which the coating liquid is applied by the
[0090]
The coating liquid used in the
[0091]
FIG. 8 is a side view showing the
[0092]
8 and 9, in the
[0093]
Above the
[0094]
A pair of
[0095]
The rotation centers of the
[0096]
[0097]
A compressor (not shown) is connected to each of the holding
[0098]
A
[0099]
The structure of the
[0100]
When the coating liquid is applied to the substrate S by the
[0101]
The angle of the
[0102]
The
[0103]
The lower surface of the holding plate (holding
[0104]
In this state, the
[0105]
When the application of the application liquid to the substrate S held by the holding
[0106]
As described above, also in the above-described coating apparatus, the coating liquid application process is performed alternately on the holding
[0107]
In the above-described coating apparatus, when adjusting the thickness of the layer of the coating liquid applied according to the type of the coating liquid, the
[0108]
When changing the angle of inclination between the
[0109]
This is because, when the inclination angle of the
[0110]
【Example】
Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
(Example 1)
Using the coating apparatus shown in FIGS. 1 and 2 and FIGS. 8 and 9, a glass substrate S for an LCD color filter having a width of 300 mm, a length of 350 mm and a plate thickness of 1.1 mm is prepared. A PVA aqueous solution having a viscosity of 5.0% and a viscosity of 5.0% was prepared.
[0111]
The
[0112]
Then, the coating liquid was applied to the substrates S held by the holding
[0113]
The substrate S coated with the coating liquid under the above conditions was dried in an oven at a temperature of 80 ° C. for 1 minute.
[0114]
As a result, the film thickness distribution of the coating film on the substrate S measured along the moving direction of the
[0115]
The coating efficiency of the coating liquid on the substrate S at this time was 110 sheets / hour in the case of the coating apparatus in FIGS. 1 and 2, and was 100 sheets / hour in the case of the coating apparatus in FIGS. .
[0116]
The ratio of the height h2 of the meniscus L2 to the wet film thickness C2 (see FIG. 14) of the coating film Ra in the coating liquid application step was C2: h2 = 1: 350.
(Example 2)
A photoresist OFPR-800 having a solid content of 6.5% and a viscosity of 2.5 cps manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. was used in place of the coating solution of Example 1 as a coating solution, and the other conditions were the same as in Example 1. The application liquid was applied to the substrate S for each application device.
[0117]
As a result, the thickness distribution of the coating film measured along the moving direction of the substrate S and the direction perpendicular to the moving direction was 10,000 ± 300 ° in the range of 260 mm × 300 mm on the coating surface of the coating liquid. Yes, good results could be obtained.
[0118]
The coating efficiency of the coating liquid on the substrate S at this time was 110 sheets / hour in the case of the coating apparatus in FIGS. 1 and 2, and was 100 sheets / hour in the case of the coating apparatus in FIGS. .
[0119]
The ratio of the height h2 of the meniscus L2 to the wet thickness C2 (see FIG. 14) of the coating film Ra in the coating liquid application step was C2: h2 = 1: 350.
[0120]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, the coating liquid is applied by linearly sliding the coating head diagonally upward along the coating surface while facing the coating surface of the substrate. Even on the leaf substrate, a smooth and uniform coating film can be formed without being affected by the physical properties of the coating solution.
[0121]
Then, the step of applying the coating liquid to the substrate and the step of replacing the substrate coated with the coating liquid are performed alternately for each of the two sliders, so that the coating of the substrate by one coating head can be performed in a short time. The processing can be performed continuously without opening, so that the number of processed sheets per unit time can be increased.
[0122]
In addition, since the step of applying the coating liquid to the substrate and the step of replacing the substrate coated with the coating liquid are performed alternately on the pair of substrate holding members by rotation of the rotating shaft, the coating of the substrate by one coating head is performed. Can be continuously performed without any delay, and therefore, the number of processed sheets per unit time can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing an example of the best mode of the present invention.
FIG. 2 is a view of the example taken along the line II-II in FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing an example of a coating head used in the example.
FIG. 4 is a front view of the coating head.
FIG. 5 is a plan view of the coating head.
FIG. 6 is a side view of the coating head.
FIG. 7 is a diagram showing a coating liquid supply mechanism used in the example.
FIG. 8 is a side view showing another example of the best mode of the present invention.
FIG. 9 is a view of the same example taken along line IX-IX in FIG.
FIG. 10 is a side view showing a conventional coating apparatus.
FIG. 11 is a schematic side view showing a relationship between a substrate and a bead at the start of coating in the conventional example.
FIG. 12 is an enlarged explanatory view showing a state of a bead at the start of coating in the conventional example.
FIG. 13 is a schematic side view showing the relationship between a substrate during coating and a bead in the conventional example.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing an enlarged state of a bead during application in the same conventional example.
FIG. 15 is a schematic side view showing a relationship between a substrate and a bead at the end of coating in the conventional example.
[Explanation of symbols]
10 ... coating equipment
12… ball screw
13A, 13B ... slider
14. Linear guide (board guide member)
15A, 15B ... holder support shaft (substrate holding member)
16A, 16B: Holder support arm (substrate holding member)
17A, 17B ... holding plate (substrate holding member)
18 Ball screw
19… Coating head
19a ... Slit
21… Linear guide (coating head guide member)
40… Coating device
42… Rotary axis
43A, 43B: Holder support arm (substrate holding member)
44A, 44B ... holding plate (substrate holding member)
S: substrate
Claims (2)
前記塗布ヘッドが、この塗布ヘッドの水平方向に延びる帯状のスリットと直交する方向でかつ上向き方向に傾斜する塗布ヘッドガイド部材に沿って往復動自在になっており、
前記塗布ヘッドガイド部材の上方に、塗布ヘッドガイド部材と直交する方向でかつ水平方向に延びる基板ガイド部材が配置され、
この基板ガイド部材に2台のスライダが基板ガイド部材に沿ってスライド自在に取り付けられていて、この2台のスライダが塗布ヘッドガイド部材の上方に交互に位置決め自在になっており、
前記基板保持部材が、前記2台のスライダに、それぞれ保持している基板をその塗布液塗布面が下向きでかつ塗布ヘッドの移動方向に対して平行になるように位置させる第1位置と基板をその塗布液塗布面が上向きでかつ水平になるように位置させる第2位置に位置決め自在に取り付けられている、
ことを特徴とする塗布装置。A coating head having a band-shaped slit that opens upward and extends in the horizontal direction, and a substrate holding member that holds a substrate on which the coating liquid is to be applied in an inclined state above the coating head and in parallel with the coating head. The coating liquid is supplied to the coating head, a bead is formed between the coating head and the substrate held by the substrate holding member by the coating liquid discharged from the slit of the coating head, and the substrate and the coating are relatively formed. In a coating apparatus for applying a coating liquid to a substrate by moving the coating liquid on the substrate by moving the coating liquid in opposite directions, and applying the coating liquid to the coating liquid coating surface of the substrate from the beads.
The coating head is reciprocally movable along a coating head guide member that is inclined in a direction orthogonal to a strip-shaped slit extending in the horizontal direction of the coating head and in an upward direction,
Above the coating head guide member, a substrate guide member extending in a direction perpendicular to the coating head guide member and in the horizontal direction is arranged,
Two sliders are slidably attached to the substrate guide member along the substrate guide member, and the two sliders are alternately positioned above the coating head guide member,
A first position and a substrate where the substrate holding member positions the substrates respectively held by the two sliders such that the application liquid application surface thereof faces downward and is parallel to the moving direction of the application head; It is attached so as to be freely positioned at a second position where the coating liquid application surface is positioned upward and horizontal.
A coating device characterized by the above-mentioned.
前記塗布ヘッドが、この塗布ヘッドの水平方向に延びる帯状のスリットと直交する方向でかつ上向き方向に傾斜する塗布ヘッドガイド部材に沿って往復動自在になっており、
前記塗布ヘッドガイド部材の上方に上向きに傾斜するとともに軸回りに回転自在な回転軸が配置され、
この回転軸に一対の前記基板保持部材が、回転軸を挟んで対称になるように取り付けられ、それぞれの基板保持部材が回転軸の回転にともなって回転軸の上方に位置された際に保持している基板を水平状態に位置決めし、回転軸の下方に位置された際に保持している基板を塗布ヘッドの移動方向と平行な状態に位置決めする、
ことを特徴とする塗布装置。A coating head having a band-shaped slit that opens upward and extends in the horizontal direction, and a substrate holding member that holds a substrate on which the coating liquid is to be applied in an inclined state above the coating head and in parallel with the coating head. The coating liquid is supplied to the coating head, a bead is formed between the coating head and the substrate held by the substrate holding member by the coating liquid discharged from the slit of the coating head, and the substrate and the coating are relatively formed. In a coating apparatus for applying a coating liquid to a substrate by moving the coating liquid on the substrate by moving the coating liquid in opposite directions, and applying the coating liquid to the coating liquid coating surface of the substrate from the beads.
The coating head is reciprocally movable along a coating head guide member that is inclined in a direction orthogonal to a strip-shaped slit extending in the horizontal direction of the coating head and in an upward direction,
A rotating shaft that is inclined upward and rotatable around the axis is disposed above the coating head guide member,
A pair of the substrate holding members are attached to the rotating shaft so as to be symmetrical with respect to the rotating shaft, and hold when the respective substrate holding members are positioned above the rotating shaft with the rotation of the rotating shaft. Positioning the substrate in a horizontal state, positioning the substrate held when positioned below the rotation axis in a state parallel to the moving direction of the coating head,
A coating device characterized by the above-mentioned.
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